姚雨桐

摘 要：本研究從古建筑的地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、熱適應(yīng)性評(píng)估等角度分析古建筑的相關(guān)內(nèi)容，以期可提供理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：古建筑;地震;熱適應(yīng);保護(hù)

0.引言

由于歷史悠久，中國(guó)古代木結(jié)構(gòu)建筑表現(xiàn)出不同程度的磨損。因此，迫切需要對(duì)這些文化和歷史寶藏進(jìn)行結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)，以評(píng)估服務(wù)狀況。雖然有一些基于FBG傳感的自蔓延高溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，但由于建筑類(lèi)型、結(jié)構(gòu)荷載、材料和環(huán)境的不同，它們不適合中國(guó)古代木結(jié)構(gòu)建筑。此外，基于光纖布拉格光柵（FBG）傳感的柱傾角監(jiān)測(cè)存在技術(shù)差距。為了克服這些不足，也有研究開(kāi)發(fā)了一個(gè)基于FBG傳感的中國(guó)古代川斗式木結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，旨在監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)變形，即梁撓度和柱傾角、溫度、濕度和建筑物周?chē)馂?zāi)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和仿真分析，驗(yàn)證了所開(kāi)發(fā)的自蔓延高溫合成系統(tǒng)的有效性。為了驗(yàn)證所開(kāi)發(fā)的自蔓延高溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行，對(duì)15個(gè)月內(nèi)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明所開(kāi)發(fā)的自蔓延高溫合成系統(tǒng)與其他方法具有很好的一致性。此外，自蔓延高溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在部署后的第一年運(yùn)行良好。這表明所開(kāi)發(fā)的自蔓延高溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在中國(guó)古代川斗式木結(jié)構(gòu)建筑的健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)中是適用和有效的，為這類(lèi)木結(jié)構(gòu)建筑的損傷預(yù)測(cè)奠定了基礎(chǔ)。

1.古建筑的地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

古建筑的復(fù)雜性意味著這些地區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估應(yīng)基于對(duì)建筑環(huán)境特征和人口特征、暴露程度以及與周?chē)h(huán)境的相互作用的聯(lián)合分析。迫切需要這樣一種整體方法來(lái)評(píng)估減災(zāi)戰(zhàn)略的影響，特別是在突發(fā)災(zāi)害，主要是地震中。事實(shí)上，在安全級(jí)別上改造干預(yù)措施和應(yīng)急管理策略的有效性在很大程度上取決于這種相互作用，也與路徑網(wǎng)絡(luò)特征有關(guān)。相關(guān)工作提出了一種基于PDCA的地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，該方法創(chuàng)新性地將建筑環(huán)境損害評(píng)估與人員疏散行為模擬相結(jié)合，以識(shí)別潛在的無(wú)法到達(dá)的疏散路徑和城市區(qū)域，定義相關(guān)路徑/區(qū)域安全級(jí)別，并評(píng)估在緊急情況下建議的改造和管理策略對(duì)人口安全的影響。為此，砌體外墻經(jīng)驗(yàn)證的地震易損性指數(shù)方法與經(jīng)驗(yàn)損傷評(píng)估相關(guān)性（室外空間碎片深度估計(jì)）相結(jié)合，以創(chuàng)建震后損傷場(chǎng)景。然后，這些被用作通過(guò)現(xiàn)有地震行人疏散模擬器進(jìn)行疏散過(guò)程評(píng)估的輸入數(shù)據(jù)。相關(guān)研究提出路徑和安全區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，以評(píng)估緊急情況下的主要行為問(wèn)題。

目前有多種方法用于歷史磚石建筑的抗震評(píng)估。在靜態(tài)方法中，pushover分析中容量曲線的定義受控制點(diǎn)選擇的影響。然而，砌體結(jié)構(gòu)通常容易受到面外載荷的影響，控制點(diǎn)可能位于易受倒塌機(jī)制影響的結(jié)構(gòu)元件上。以往工作旨在開(kāi)發(fā)一種耦合的數(shù)值幾何方法，通過(guò)考慮適當(dāng)數(shù)量的包圍所研究結(jié)構(gòu)形狀的邊界控制點(diǎn)來(lái)表示推覆分析產(chǎn)生的結(jié)果。通過(guò)對(duì)位于意大利南部卡拉布里亞地區(qū)的斯蒂格納諾圣菲利城堡進(jìn)行數(shù)值模擬，驗(yàn)證了所提出的方法。靜力和動(dòng)力分析都是在一個(gè)非線性框架中進(jìn)行的，在這個(gè)框架中，結(jié)構(gòu)在地震荷載作用下的行為得到了研究?？紤]到極限分析的運(yùn)動(dòng)學(xué)定理，對(duì)一個(gè)重要的失效機(jī)理進(jìn)行了進(jìn)一步的研究，以驗(yàn)證所獲得的結(jié)果。比較所有方法的光譜加速度值。結(jié)果顯示了關(guān)于建筑物整體結(jié)構(gòu)性能及其地震安全性的詳細(xì)信息。

2.古建筑的熱適應(yīng)性

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)古建筑建筑占建筑總量的30%左右，能耗很高，必須降低。其中許多具有遺產(chǎn)價(jià)值，外墻保溫是不可能的。如果采用內(nèi)部絕緣，必須進(jìn)行仔細(xì)的濕熱評(píng)估，以避免墻體中的臨界濕度條件導(dǎo)致故障模式。絕緣材料市場(chǎng)由石化產(chǎn)品或不可再生的天然材料主導(dǎo)。然而，生物基隔熱材料的發(fā)展在不斷增加，其中一些已經(jīng)成功進(jìn)入市場(chǎng)。歐盟生物經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略加強(qiáng)了對(duì)生物資源的利用，以增加其附加值。以往研究評(píng)估了創(chuàng)新的生物基松針隔熱材料的適用性，這種材料是根據(jù)生物經(jīng)濟(jì)學(xué)原理生產(chǎn)的，作為歷史上巨大墻壁的內(nèi)部隔熱材料。結(jié)果表明，所研究的材料多孔性強(qiáng)，具有較高的水分傳遞和儲(chǔ)存能力，是一種很好的高分子調(diào)節(jié)劑。石灰處理過(guò)的材料在相對(duì)濕度為85%時(shí)沒(méi)有霉菌生長(zhǎng)。即使隔熱材料用石灰處理，也必須犧牲熱量節(jié)約來(lái)降低模具生長(zhǎng)的臨界條件。

3.古建筑的保護(hù)

由于天氣條件（污染、酸雨等）的快速變化，古代建筑和雕塑的保護(hù)近來(lái)受到越來(lái)越多的關(guān)注，并成為研究的焦點(diǎn)。目前，石材養(yǎng)護(hù)技術(shù)主要包括使用有機(jī)涂層處理，但它們的副作用已經(jīng)被認(rèn)識(shí)到。相比之下，古代石頭建筑中使用的一些傳統(tǒng)材料幾千年來(lái)運(yùn)行良好。少數(shù)學(xué)者報(bào)告了我們對(duì)傳統(tǒng)保護(hù)材料能夠提供意想不到的長(zhǎng)期保護(hù)的原因的研究。首先，按照制作中國(guó)傳統(tǒng)膠結(jié)材料的配方制備碳酸鈣，并用不同的儀器對(duì)其結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行檢測(cè)。其次，通過(guò)研究碳酸鈣粉體的表面特性，對(duì)制備的碳酸鈣粉體的增強(qiáng)效果進(jìn)行了測(cè)試和分析。以往實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，生物控制過(guò)程發(fā)生了，其中有機(jī)模板可以誘導(dǎo)礦物結(jié)構(gòu)的沉淀，這反過(guò)來(lái)又導(dǎo)致受這些傳統(tǒng)保護(hù)材料保護(hù)的歷史石頭建筑物的保護(hù)有了很大改善。這為生物控制過(guò)程的新研究和通過(guò)生物控制合成的一些性能優(yōu)異的保護(hù)材料的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。

4.古建筑的測(cè)繪

建筑對(duì)環(huán)境和自然資源有重大影響。新興世界的能源和環(huán)境挑戰(zhàn)要求建筑設(shè)計(jì)理念、策略、技術(shù)和施工方法發(fā)生重大變革。古建筑是由那些設(shè)計(jì)決策受其文化傳統(tǒng)影響的人建造的，這些建筑是通過(guò)長(zhǎng)期的反復(fù)試驗(yàn)和當(dāng)?shù)亟ㄖ叩莫?dú)創(chuàng)性收集的，他們對(duì)自己在地球上的位置有著特定的知識(shí)，因此在向現(xiàn)代建筑推廣特定氣候的被動(dòng)式建筑技術(shù)方面很有價(jià)值。已有研究介紹了一種方法來(lái)分類(lèi)不同的鄉(xiāng)土地區(qū)和評(píng)估古代民居的能源性能，以及確定最佳建筑使用古建筑技術(shù)。該研究對(duì)不同氣候區(qū)域觀察到的許多有代表性的古建筑特征進(jìn)行了廣泛的計(jì)算機(jī)能量建模。將本地測(cè)試對(duì)象與根據(jù)國(guó)際節(jié)能規(guī)范建立的測(cè)試對(duì)象和優(yōu)化軟件生成的測(cè)試對(duì)象進(jìn)行比較。能量模型的模擬結(jié)果表明，將古建筑中的傳統(tǒng)視為提高建筑能量性能的一種方法是一種值得的努力，科學(xué)的指導(dǎo)有助于提高建筑能量性能。

參考文獻(xiàn)

[1]Fei Du，Kenji Okazaki. Building improvement responses to multi-hazard risk in the historic Dali Dong Village， Guizhou， China[J]. International Journal of Disaster Risk Reduction，2016，19.